3-2 原子的结构 教学设计
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原子的结构
1教学目标
1、能指出阴极射线其本质是电子，会推导电子荷质比的测量原理公式。
2、能指出汤姆生提出枣糕原子结构模型。
3、能表述出α粒子散射实验现象，并能指出卢瑟福根据此实验结果所提出的原子核式结构的基本内容。
2学情分析
1、学生有了分子的学习，已为原子学习提供了一定的思维基础；
2、借助于视频课件的帮助，会让学生更好的理解接受原子的结构问题。
3重点难点
1、能指出阴极射线其本质是电子，会推导电
( http: / / www.21cnjy.com )子荷质比的测量原理公式。
2、能表述出α粒子散射实验现象，并能指出卢瑟福根据此实验结果所提出的原子核式结构的基本内容。
4教学过程
4.1
第一学时
4.1.1教学活动
活动1【导入】回忆原有知识
请同学们回忆以下知识，本节课的学习将用到以下知识
1.带电粒子（m、q）在匀强电场E中做类平
( http: / / www.21cnjy.com )抛运动（仅受电场力）的相关公式（加速度、水平位移、偏转角等）：a=
；Vx=
；Vy=
；Sx=
；Sy=
；tanθ=
；tanα=
。【来源：21·世纪·教育·网】
2.带电粒子（m、q、v）在匀强磁场B中做匀速圆周运动（仅由洛伦兹力提供向心力）的相关公式：
。
3.速度选择器的原理（填公式）：
。
4、物体做曲线运动的条件：1、
；2、
。
活动2【活动】学习新知识
请同学用8分钟自主阅读课文P48-P51然后用10分钟回答以下问题。
一．了解阴极射线管的结构及其原理：
阴极A在阳极B的共同作用下，产生射线，并进
( http: / / www.21cnjy.com )入真空管D，然后在真空管加上磁场，使射线发生偏转，偏转的射线被电荷接收器接收并且通过静电计检测。检测结果，阴极射线是带
电的微粒组成的。21·世纪
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活动3【讲授】学习新知识
寻找阴极射线中带电微粒的荷质比
方案一：一个质量为m，电荷量为e的带电粒子以速率v垂直进入匀强磁场，如果粒子仅受磁场力作用，则做
运动，向心力由
力提供。
则有：
mv2/r=
，得出荷质比e/m=此方案不足之处：①
②
方案二：在平行板M、N加上
( http: / / www.21cnjy.com )匀强电场E，使得从板间中点入射的阴极射线仅在电场力作用下发生最大偏转（即从板的边缘飞出），随后保持E不变，在板间外加
方向的匀强磁场，使得阴极射线在电场力和洛伦兹力共同作用下不再偏转，测出此时的B。www-2-1-cnjy-com
（电场和磁场同时存在时）根据阴极射线带电粒子的受力情况：
力等于
力，即
，V=（仅有电场存在时）射线粒子在匀强电场中偏转的
位移（类平抛竖直位移）为
结合上述V和竖直位移，，因此只需要测出
( http: / / www.21cnjy.com )
、
、
和
即可计算出阴极射线的荷质比，当时汤姆生已经求得阴极射线的荷质比是氢离子的2000倍，这个结果要么电荷量很大，要么质量很小。2-1-c-n-j-y
活动4【讲授】电子的发现
阅读P50，了解电子的发现历程。
根据美国科学家密立根的油滴实验，测
( http: / / www.21cnjy.com )出电子的电荷量e=1.6022×10-19C，而自然界中一切带电物体的电荷量是这个数值的整数倍，因此把这个数值成为元电荷，同时也反映电荷也是量子化的（不连续，是某一数值的整数倍）。
活动5【讲授】原子结构的认识
请同学们用15分钟自主阅读书本P52-54然后用10分钟回答下列问题
（一）原子结构的认识
电子的发现证明了原子是可分的。后来发现光电效应等都从物质原子中击出了电子。
1．
提出枣糕原子结构模型（如右图）
2．α粒子的散射实验
（1）1909-1911年英国物理学家
等做了用α粒子轰击薄金箔的实验。
（2）α粒子散射实验装置各部分的名称和作用。
α粒子：带
电，电量是电子电量的
倍，质量约是氢原子的
倍，约是电子质量的7000倍。
从放射性元素中放射出来的α粒子动能很大，射出速度达107米/秒，α粒子打到荧光屏上能产生一个闪烁的亮点，可用显微镜观察。
放射源：钋放在带小孔的铅盒中，能放射α粒子。
金箔：厚度极小。可至1微米（虽然很薄但仍有几千层原子）。
显微镜：能够围绕金箔在水平面内转动。
荧光屏：玻璃片上涂有荧光物质硫化锌，装在显微镜上。
（3）实验过程：
①α粒子从铅盒小孔射出，形成很细的束射线，射到荧光屏上产生闪光，通过显微镜观察。
②放上金箔F，观察α粒子穿过金箔打到荧光屏上发出的闪光。
③转动显微镜和荧光屏，在不同偏转角θ处观察，可看到α粒子的散射现象。
（4）实验想象与结果：
①
α粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进
②
α粒子发生了较大的偏转。
③
α粒子的偏转角θ超过了90°，有的甚至几乎达到180°，像是被金箔弹回来。
（5）请完成P53的讨论与交流
活动6【讲授】原子结构的认识
金原子核
（二）卢瑟福原子的核式结构模型
观点：正电物质集中在线度为10－15m的核中，负电物质（电子）绕核做圆周运动。
原子的核式结构学说：卢瑟福
于1911年提出关于原子的核式结构学说，他指出，在原子的中心有一个很小的核，叫做
，
原子的全部
和几乎全部
都集中在原子核里，
在核外空间绕着核旋转。
活动7【讲授】学习小结
1、利用复合场测出带电粒子的荷质比。
2、α粒子散射实验的结果：绝大多数---、小数---、极少数---。
3、核式结构模型的表述。
活动8【练习】巩固提高
1．(双选)1897年英国物理学家汤姆生发现了电子并被称为“电子之父”，下列关于电子的说法正确的是(
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A．汤姆生通过阴极射线在电场和磁场中的运动得出了阴极射线是带负电的粒子的结论，并求出了阴极射线的比荷21教育网
B．汤姆生通过对光电效应的研究，发现了电子
C．电子的质量无法测定
D．汤姆生通过对不同材料的阴极发出
( http: / / www.21cnjy.com )的射线做研究，并研究光电效应等现象，说明电子是原
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子的组成部分，是比原子更基本的物质单元21cnjy.com
2．(双选)下列说法中，正确的是(
)21世纪教育网
A．汤姆生精确地测出了
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电子电荷量e＝1.602
1
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77
33(49)×10－19
C
B．电子电荷量的精确值是密立根通过“油滴实验”测出的21世纪教育网
C．汤姆生油滴实验更重要的发现是：电荷量是量子化的，即任何电荷量只能是e的整数倍
D．通过实验测得电子的荷质比及电子电荷量e的值，就可以确定电子的质量
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3．(单选)如图所示为示波管中电子枪的原理示意图．示波管内抽成真空，A为发射电子的阴极，K为接在高电势点的加速电极，A、K间电压为U.电子离开阴极时的速度可以忽略，电子经加速后从K的小孔中射出的速度大小为v.下列说法正确的是(
)21·cn·jy·com
A．如果A、K间距离减半而电压仍为U不变，则电子离开K时的速度为2v21世纪教育网
B．如果A、K间距离减半而电压仍为U不变，则电子离开K时的速度为v/2
C．如果A、K间距离保持不变而电压减半，则电子离开K时的速度为v/2
D．如果A、K间距离保持
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子离开K时的速度为v
4．(双选)关于α粒子散射实验的装置，下列说法正确的是：
A．全部设备都放在没有尘埃的洁净的空气中
B．荧光屏和显微镜能围绕金箔在一个圆周上转动
C．若将金箔改为银箔，就不能发生散射现象
D．金箔的厚度不会影响实验结果
5．(双选)关于α粒子散射实验的下述说法中正确的是：
A．在实验中观察到的现象是绝大多数α粒
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B．使α粒子发生明显偏转的力是来自带正
( http: / / www.21cnjy.com )电的核及核外电子，当α粒子接近核时是核的推斥力使α粒子发生明显偏转，当α粒子接近电子时，是电子的吸引力使之发生明显偏转；www.21-cn-jy.com
C．实验表明原子中心有一个极小的核，它占有原子体积的极小部分；
D．实验表明原子中心的核带有原子的全部正电及全部质量。
6．(双选)在α粒子散射实验中，如果一个α粒子跟金箔中的电子相撞，则：
A．α粒子的动能和动量几乎没有损失
B．α粒子将损失部分动能和动量
C．α粒子不会发生显著的偏转
D．α粒子将发生较大角度的偏转
7．(双选)在α粒子散射实验中，当α粒子最接近金核时：
A．α粒子动能最小
B．α粒子受到的库仑力最大
C．α粒子电势能最小
D．α粒子动能最大
8．(双选)英国物理学家卢瑟福用α
( http: / / www.21cnjy.com )粒子轰击金箔，发现了
α
粒子的散射现象．下图中，
O
表示金原子核的位置，则能正确表示该实验中经过金原子核附近的
α
粒子的运动轨迹的图是：2·1·c·n·j·y
9．(单选)对α粒子散射实验的解释不对的是：
A．使α粒子产生偏转的主要力是原子中电子对α粒子的作用力。
B．使α粒子产生偏转的力主要是原子核的库仑斥力。
C．原子核很小，α粒子接近它的机会很少，所以绝大多数的α粒子仍沿原来的方向前进。
D．能产生大角度偏转的α粒子是穿过原子时离原子核近的α粒子。
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原子的结构
1教学目标
1、能指出阴极射线其本质是电子，会推导电子荷质比的测量原理公式。
2、能指出汤姆生提出枣糕原子结构模型。
3、能表述出α粒子散射实验现象，并能指出卢瑟福根据此实验结果所提出的原子核式结构的基本内容。
2学情分析
1、学生有了分子的学习，已为原子学习提供了一定的思维基础；
2、借助于视频课件的帮助，会让学生更好的理解接受原子的结构问题。
3重点难点
1、能指出阴极射线其本质是电子，会推导电
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2、能表述出α粒子散射实验现象，并能指出卢瑟福根据此实验结果所提出的原子核式结构的基本内容。
4教学过程
4.1
第一学时
4.1.1教学活动
活动1【导入】回忆原有知识
请同学们回忆以下知识，本节课的学习将用到以下知识
1.带电粒子（m、q）在匀强电场E中做类平
( http: / / www.21cnjy.com )抛运动（仅受电场力）的相关公式（加速度、水平位移、偏转角等）：a=
；Vx=
；Vy=
；Sx=
；Sy=
；tanθ=
；tanα=
。【来源：21·世纪·教育·网】
2.带电粒子（m、q、v）在匀强磁场B中做匀速圆周运动（仅由洛伦兹力提供向心力）的相关公式：
。
3.速度选择器的原理（填公式）：
。
4、物体做曲线运动的条件：1、
；2、
。
活动2【活动】学习新知识
请同学用8分钟自主阅读课文P48-P51然后用10分钟回答以下问题。
一．了解阴极射线管的结构及其原理：
阴极A在阳极B的共同作用下，产生射线，并进
( http: / / www.21cnjy.com )入真空管D，然后在真空管加上磁场，使射线发生偏转，偏转的射线被电荷接收器接收并且通过静电计检测。检测结果，阴极射线是带
电的微粒组成的。21·世纪
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活动3【讲授】学习新知识
寻找阴极射线中带电微粒的荷质比
方案一：一个质量为m，电荷量为e的带电粒子以速率v垂直进入匀强磁场，如果粒子仅受磁场力作用，则做
运动，向心力由
力提供。
则有：
mv2/r=
，得出荷质比e/m=此方案不足之处：①
②
方案二：在平行板M、N加上
( http: / / www.21cnjy.com )匀强电场E，使得从板间中点入射的阴极射线仅在电场力作用下发生最大偏转（即从板的边缘飞出），随后保持E不变，在板间外加
方向的匀强磁场，使得阴极射线在电场力和洛伦兹力共同作用下不再偏转，测出此时的B。www-2-1-cnjy-com
（电场和磁场同时存在时）根据阴极射线带电粒子的受力情况：
力等于
力，即
，V=（仅有电场存在时）射线粒子在匀强电场中偏转的
位移（类平抛竖直位移）为
结合上述V和竖直位移，，因此只需要测出
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、
、
和
即可计算出阴极射线的荷质比，当时汤姆生已经求得阴极射线的荷质比是氢离子的2000倍，这个结果要么电荷量很大，要么质量很小。2-1-c-n-j-y
活动4【讲授】电子的发现
阅读P50，了解电子的发现历程。
根据美国科学家密立根的油滴实验，测
( http: / / www.21cnjy.com )出电子的电荷量e=1.6022×10-19C，而自然界中一切带电物体的电荷量是这个数值的整数倍，因此把这个数值成为元电荷，同时也反映电荷也是量子化的（不连续，是某一数值的整数倍）。
活动5【讲授】原子结构的认识
请同学们用15分钟自主阅读书本P52-54然后用10分钟回答下列问题
（一）原子结构的认识
电子的发现证明了原子是可分的。后来发现光电效应等都从物质原子中击出了电子。
1．
提出枣糕原子结构模型（如右图）
2．α粒子的散射实验
（1）1909-1911年英国物理学家
等做了用α粒子轰击薄金箔的实验。
（2）α粒子散射实验装置各部分的名称和作用。
α粒子：带
电，电量是电子电量的
倍，质量约是氢原子的
倍，约是电子质量的7000倍。
从放射性元素中放射出来的α粒子动能很大，射出速度达107米/秒，α粒子打到荧光屏上能产生一个闪烁的亮点，可用显微镜观察。
放射源：钋放在带小孔的铅盒中，能放射α粒子。
金箔：厚度极小。可至1微米（虽然很薄但仍有几千层原子）。
显微镜：能够围绕金箔在水平面内转动。
荧光屏：玻璃片上涂有荧光物质硫化锌，装在显微镜上。
（3）实验过程：
①α粒子从铅盒小孔射出，形成很细的束射线，射到荧光屏上产生闪光，通过显微镜观察。
②放上金箔F，观察α粒子穿过金箔打到荧光屏上发出的闪光。
③转动显微镜和荧光屏，在不同偏转角θ处观察，可看到α粒子的散射现象。
（4）实验想象与结果：
①
α粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进
②
α粒子发生了较大的偏转。
③
α粒子的偏转角θ超过了90°，有的甚至几乎达到180°，像是被金箔弹回来。
（5）请完成P53的讨论与交流
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金原子核
（二）卢瑟福原子的核式结构模型
观点：正电物质集中在线度为10－15m的核中，负电物质（电子）绕核做圆周运动。
原子的核式结构学说：卢瑟福
于1911年提出关于原子的核式结构学说，他指出，在原子的中心有一个很小的核，叫做
，
原子的全部
和几乎全部
都集中在原子核里，
在核外空间绕着核旋转。
活动7【讲授】学习小结
1、利用复合场测出带电粒子的荷质比。
2、α粒子散射实验的结果：绝大多数---、小数---、极少数---。
3、核式结构模型的表述。
活动8【练习】巩固提高
1．(双选)1897年英国物理学家汤姆生发现了电子并被称为“电子之父”，下列关于电子的说法正确的是(
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A．汤姆生通过阴极射线在电场和磁场中的运动得出了阴极射线是带负电的粒子的结论，并求出了阴极射线的比荷21教育网
B．汤姆生通过对光电效应的研究，发现了电子
C．电子的质量无法测定
D．汤姆生通过对不同材料的阴极发出
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2．(双选)下列说法中，正确的是(
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A．汤姆生精确地测出了
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电子电荷量e＝1.602
1
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33(49)×10－19
C
B．电子电荷量的精确值是密立根通过“油滴实验”测出的21世纪教育网
C．汤姆生油滴实验更重要的发现是：电荷量是量子化的，即任何电荷量只能是e的整数倍
D．通过实验测得电子的荷质比及电子电荷量e的值，就可以确定电子的质量
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3．(单选)如图所示为示波管中电子枪的原理示意图．示波管内抽成真空，A为发射电子的阴极，K为接在高电势点的加速电极，A、K间电压为U.电子离开阴极时的速度可以忽略，电子经加速后从K的小孔中射出的速度大小为v.下列说法正确的是(
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A．如果A、K间距离减半而电压仍为U不变，则电子离开K时的速度为2v21世纪教育网
B．如果A、K间距离减半而电压仍为U不变，则电子离开K时的速度为v/2
C．如果A、K间距离保持不变而电压减半，则电子离开K时的速度为v/2
D．如果A、K间距离保持
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子离开K时的速度为v
4．(双选)关于α粒子散射实验的装置，下列说法正确的是：
A．全部设备都放在没有尘埃的洁净的空气中
B．荧光屏和显微镜能围绕金箔在一个圆周上转动
C．若将金箔改为银箔，就不能发生散射现象
D．金箔的厚度不会影响实验结果
5．(双选)关于α粒子散射实验的下述说法中正确的是：
A．在实验中观察到的现象是绝大多数α粒
( http: / / www.21cnjy.com )子穿过金箔后，仍沿原来方向前进，少数发生了较大偏转，极少数偏转超过90°，有的甚至被弹回接近180°；
B．使α粒子发生明显偏转的力是来自带正
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C．实验表明原子中心有一个极小的核，它占有原子体积的极小部分；
D．实验表明原子中心的核带有原子的全部正电及全部质量。
6．(双选)在α粒子散射实验中，如果一个α粒子跟金箔中的电子相撞，则：
A．α粒子的动能和动量几乎没有损失
B．α粒子将损失部分动能和动量
C．α粒子不会发生显著的偏转
D．α粒子将发生较大角度的偏转
7．(双选)在α粒子散射实验中，当α粒子最接近金核时：
A．α粒子动能最小
B．α粒子受到的库仑力最大
C．α粒子电势能最小
D．α粒子动能最大
8．(双选)英国物理学家卢瑟福用α
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α
粒子的散射现象．下图中，
O
表示金原子核的位置，则能正确表示该实验中经过金原子核附近的
α
粒子的运动轨迹的图是：2·1·c·n·j·y
9．(单选)对α粒子散射实验的解释不对的是：
A．使α粒子产生偏转的主要力是原子中电子对α粒子的作用力。
B．使α粒子产生偏转的力主要是原子核的库仑斥力。
C．原子核很小，α粒子接近它的机会很少，所以绝大多数的α粒子仍沿原来的方向前进。
D．能产生大角度偏转的α粒子是穿过原子时离原子核近的α粒子。
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